JP2002513854A - 繊維形成性合成樹脂のための添加物としてのエマルジョン−ポリテトラフルオロエチレン微粉末 - Google Patents

繊維形成性合成樹脂のための添加物としてのエマルジョン−ポリテトラフルオロエチレン微粉末

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デュネオン・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング・ウント・コンパニー・コマンディトゲゼルシャフト
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、溶融紡糸できるポリマー成分、および加工する際に微粉末が溶融しないことを十分に保証する様に該ポリマー成分の加工温度より遙かに上にある融点を持つ二次的な量のエマルジョン−ポリテトラフルオロエチレン微粉末よりなる組成物に関する。本発明のこの組成物はテキスタイル繊維製品の製造に適している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は実質的に溶融射出成形可能なポリマー成分と加工の際にその微粉末が
溶融しない様にポリマー成分の加工温度より遙か上にある融点を有する二次的な
量のエマルジョン−ポリテトラフルオロエチレン微粉末とよりなる組成物、かゝ
る組成物をテキスタイル繊維製品を製造するために用いる方法およびこうして得
られたテキスタイル繊維製品、例えばフィラメント、繊維、糸または生地に関す
る。
【0002】 104 〜10 6g/molの範囲内の分子量を有る低分子ポリテトラフルオロ
エチレン(PTFE)はPTFE−微粉末またはワックスと称する。10 8g/
molまでの分子量を有する高分子量PTFEと反対にかゝる微粉末は実質的に
機械的強度がなく、それ故に成形材料として工業的に使用することができない。
しかしながらこのものは摩擦および非粘着性を改善するための剤として、例えば
滑剤または良好な離型性が必要とされる所での非粘着性離型剤として広く使用さ
れる。更に微粉末は印刷インキ、なかでも高光沢印刷で使用される。これによっ
て高光沢である他に印刷された紙に滑らかな表面および良好な滑り特性が与えら
れえる(S.V. Gangal, Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, 第
16巻、Tetrafluoroethylene Polymers, 第597 〜598 頁、John Wiley & Sons, 1
989)。
【0003】 これらの用途の場合には粒子形態(morphology)が重要な役割を果たしている。
それは特別な製法によって形成される。適する微粉末は高分子量E−PTFEの
γ−または電子線分解によっても製造することができる。熱分解する場合には粒
子形態が変化し、結果としてその生成物は本発明の用途に適していない。
【0004】 この分解生成物は3〜15μmの粒度に粉砕される。この方法で製造される微
細粉末は分解微粉末とも称される。その製法は例えば米国特許第3,766,0
31号明細書、同第3,838,030号明細書、同第4,029,870号明
細書、同第4,036,718号明細書および同第4,052,278号明細書
に掲載されている。
【0005】 いわゆる重合微粉末は水性エマルジョン中でのラジカル重合によって製造され
る。乳化重合は、モノマー(または複数のモノマー)───ここではテトラフル
オロエチレン(および場合によっては小割合の変性用コモノマー)───を比較
的に高濃度のフッ素化乳化剤、例えばペルフルオロオクタン酸塩を用いて弱い攪
拌下に反応させてコロイド分散物を得る方法を意味する。直径約50〜400n
m、好ましくは100〜300nmの粒度を有する生じる分散物、いわゆる一次
粒子が凝固されそして直径2〜15μmの二次粒子に凝集される。
【0006】 重合微粉末は多かれ少なかれ容易に分解する。これは幾つかの用途分野にとっ
て非常に有利である。
【0007】 かゝる微粉末の製造は例えば米国特許第2,694,701号明細書、同第2
,700,661号明細書、同第3,067,262号明細書、同第3,102
,862号明細書、同第3,103,490号明細書、同第3,105,824
号明細書および同第3,956,000号明細書に掲載されている。
【0008】 E−PTFE微粉末は高結晶質であり、約300〜335℃の融点および37
2℃で101 〜106 Pas、好ましくは102 〜105 Pasの範囲内の粘度
を有している。
【0009】
【発明の構成】
本発明者は、二次的な量、好ましくは0.1〜10重量%、特に好ましくは0
.2〜5重量%、中でも0.5〜3重量%の微粉末が繊維およびフィラメントの
製法および性質を著しく改善することを見出した。それ故に本発明は、相応する
調製物に関しそして更に10〜30重量%、好ましくは15〜25重量%のPT
FEを含有する高濃度調製物(“マスターバッチ”)に関する。この濃厚物は溶
融紡糸加工前に、紡糸加工可能な相応するポリマーにて使用濃度に希釈される。
特に驚くべきことに繊維の屈曲摩耗強さが著しく高められそしてそれによって糸
および布の様な繊維構造物への加工性が改善される。こうして処理された繊維は
より優れたはっ水性も示す。微粉末の添加は紡糸すべき溶融物の見かけ粘度も低
下させ、それによってより高い生産量が穏やかな紡糸加工と共に達成される。こ
の長所は殊にポリプロピレンを紡糸する場合にも観察される。
【0010】 繊維形成性ポリマー成分としては、熱可塑的溶融紡糸法で慣用的に加工される
あらゆる樹脂、例えばポリオレフィン、ポリエステルまたはポリアミドが適して
おり、その際に溶融物は公知の添加物、例えば着色剤、安定剤または滑剤を含有
していてもよい。
【0011】 紡糸あるいは繊維製造の加工温度は添加される微粉末の融点よりかなり下にな
ければならず、即ちその微粉末は溶融紡糸の際に決して溶融するべきでなく、部
分的にも溶融するべきでない。これは微粉末のDSC−ダイヤグラムからも簡単
に判断できる。
【0012】 本発明に従って微粉末の添加下に製造される繊維の顕微鏡検査で判る通り、驚
くべきことに微粉末は実質的に専ら繊維の表面に存在しており、それが紡糸およ
びその後の加工の際の性質への有利な影響を実証している。繊維の紡糸加工の際
に二次粒子が更に粉砕され、繊維表面に押し出される。
【0013】 添加される微粉末は紡糸の際に微小繊維化を実質的に引き起こすべきでなく、
粒子を流線形に変形させてはならない。これによって繊維表面への移動が阻止さ
れるかまたは抑制される。微粉末粒子の流線形化は8×105 g/mol(これ
は105 Pasの溶融粘度に相当する)以下に分子量を下げることによって抑制
される。それ故にかゝる分子量の微粉末が特に有利である。
【0014】 更に、添加される微粉末は、製造方法に起因する補助的化学品および化学的攻
撃性のある末端基の含有量を出来るだけ少なくするべきである。これらの成分は
加工温度でポリマー成分、例えばポリエステルを分解するかまたは通常には必要
とされる添加物、例えば安定剤、染料または潤滑剤を化学的に変質させる恐れが
ある。PTFE−微粉末は、特に放射線分解の際に発生する様なフッ化カルボキ
シル基(COF)を特に有しているべきでない。それ故にかゝる生成物は公知の
方法で後処理するのが有利である。重合微粉末の場合には有利にもアンモニアで
の処理によって中性の反応性カルボキシアミド末端基(CONH2 )を生成する
ことができる(ヨーロッパ特許出願公開(A)第780,403号明細書)。
【0015】 PTFE−微粉末は実質的に、他のコモノマーで僅かな程度に変性されていて
もよテトラフルオロエチレン単独ポリマーから成る。コモノマーとしてはテトラ
フルオロエチレンと共重合し得るあらゆるオレフィン、例えばヘキサフルオロプ
ロピレン、炭素原子数1〜4のアルキル基を持つペルフルオロオキシアルキルビ
ニルエーテル、ビニリデンフルオライド、エチレンまたはプロピレンが適してい
る。これらの“変性”はビニルエステルおよびアクリルモノマーでも行なうこと
ができる。変性度は、PTFE−微粉末の化学的性質および物理的性質を実質的
に維持しそして該ポリマーが溶融物から加工できなくなるので、0.3モル%、
好ましくは0.1モル%を超えるべきでない。変性された微粉末は未変性の微小
粉末と同様に化学的に不活性であるべきでありそして場合によっては紡糸溶融物
の成分と互いに僅かしか相互作用をするべきでない。
【0016】 本発明を以下の実施例で更に詳細に説明する:
【0017】
【実施例】
測定法: フィラメント/繊維の繊度をDIN−EN−ISO 21973に従って測定
し(単位:dtex)、強度および伸び率をDIN−EN−ISO 25079
に従って測定する(単位:cN/texおよび%)。
【0018】 フィラメントまたは繊維の屈曲摩耗強さ(KSB)の測定はHoechst
Trevira GmbH &Co KGによって開発された装置で行なう。こ
の場合には規定された0.45cN/dtexの前応力負荷のもとで0.05m
mの太さのVAワイヤーについて110°の角度で126往復/分の試験体速度
で屈曲させそして繊維が破断されるまでの屈曲回数を記録する。統計的に有効な
証明を保証できる様に少なくとも25個の試験体について測定する。破断するま
での屈曲回数が多ければ多い程、繊維のKSBはますます良好である。
【0019】 溶融指数(MFR):ISO 1133あるいはDIN 53735による。
【0020】 融点測定:DIN 3146、方法C。
【0021】 DSC(示差走査熱量測定法): 初期重量:約10mg 加熱速度:10℃/分 装置:Perkin Elmer DSC 4。
【0022】 比較例Aおよび実施例1〜5 実施例1〜9で使用した微粉末は、重合微粉末、即ち乳化重合法によって製造
されるものである。
【0023】 実験室用紡糸装置で、230℃および2.16kgの荷重で8g/10分の溶
融指数(MSR 230/2)の市販のポリプロピレンを使用して260℃で約
20dtexの最終繊度を有するフィラメントを製造する。光安定性を向上させ
るためにポリプロピレンにバッチとして0.25重量%のHALS−安定剤(立
体障害アミン光安定剤)を添加する。このフィラメントにスタッフアー・ボック
ス(stuffer box) で波型を付け、80mmのステープル長さに切断しそして屈曲
摩耗強さを測定する(比較例A)。
【0024】 本発明に従って上記のポリプロピレン調製物に318℃の融点および372℃
で3×104 Pasの溶融粘度を有する色々な量の市販のE−PTFE微粉末を
添加しそして同じ条件で加工する(実施例1〜5)。結果を表1に示す: 表1: ┌──────┬──────┬────┬────┬───┬──────┐ │試料 │ 微粉末 │ 繊度 │ 強度 │伸率 │屈折摩耗強さ│ │ │ (重量%)│ (dtex) │(cN/tex)│(%) │ │ ├──────┼──────┼────┼────┼───┼──────┤ │比較例A │ 0 │ 20.1 │ 12.2 │ 660 │ 1037 │ ├──────┼──────┼────┼────┼───┼──────┤ │実施例1 │ 0.2 │ 20.0 │ 12.3 │ 630 │ 1656 │ ├──────┼──────┼────┼────┼───┼──────┤ │実施例2 │ 0.5 │ 20.2 │ 12.4 │ 640 │ 2053 │ ├──────┼──────┼────┼────┼───┼──────┤ │実施例3 │ 1.0 │ 22.4 │ 12.1 │ 645 │ 2512 │ ├──────┼──────┼────┼────┼───┼──────┤ │実施例4 │ 2.0 │ 21.5 │ 12.2 │ 615 │ 3615 │ ├──────┼──────┼────┼────┼───┼──────┤ │実施例5 │ 3.0 │ 21.7 │ 11.8 │ 645 │ 4768 │ └──────┴──────┴────┴────┴───┴──────┘ 表1に示す通り、屈折摩耗強さは添加量が少ない場合でも明らかに向上してお
り、3重量%添加した場合には4〜5倍に改善される。
【0025】 比較例Bおよび実施例6および7: 紡糸装置で11.3g/10分の溶融指数MFR230/2を有するポリプロ
ピレンを、1重量%の安定剤バッチおよび1重量%の着色剤バッチを用いてと8
0mmのステープル長さおよび約15dtexの繊度を有する波形付のステープ
ル・フィラメントに加工する。加工温度は270℃である(比較例B)。
【0026】 別の実験で、80%のポリプロピレンおよび312℃の融点および372℃で
6.7×103 Pasの溶融粘度を有する20%の市販の微小粉末よりなるバッ
チを、ポリマー混合物中のPTFEの濃度が1あるいは2重量%である量で上記
混合物に添加しそして同じ条件で加工しそして屈折摩耗強さを測定する。結果を
表2に示す: ┌──────┬──────┬────┬──────┐ │試料 │ 微粉末 │ 繊度 │屈折摩耗強さ│ │ │ (重量%)│ (dtex) │ │ ├──────┼──────┼────┼──────┤ │比較例B │ 0 │ 14.9 │ 1873 │ ├──────┼──────┼────┼──────┤ │実施例6 │ 1 │ 15.7 │ 4782 │ ├──────┼──────┼────┼──────┤ │実施例7 │ 2 │ 15.3 │ 5899 │ └──────┴──────┴────┴──────┘ 表2は実施例1〜5に比較して5倍程低下した溶融粘度を有する微粉末の添加
による屈折摩耗強さの改善を実証している。
【0027】 実施例1〜7に従って繊維を製造する場合には微粉末の添加にもかかわらず紡
糸−および延伸むら、例えば紡糸破断の増加を示さない。
【0028】 比較例C: 実施例2と同様に、高分子量E−PTFEの熱的機械的分解によって得られる
4.2μmの平均粒度、310℃の融点および3.4×104 Pasの溶融粘度
を有する市販のPTFE−分解微粉末を使用し、屈折摩耗強さを測定する。実施
例2の屈折摩耗強さは2053±300であり、比較例Cのそれは1283±1
095と測定される。顕微鏡測定で、分解微粉末の粒度が溶融紡糸加工の際に不
十分にしか崩壊せずそして繊維から十分な量で繊維表面に押し出されれないこと
が判る。従って観察される屈折摩耗強さが大きく変動する。
【0029】 比較例Dおよび実施例8および9: 実験室用紡糸装置で0.66dl/gの溶液粘度(ジクロロ酢酸に溶解した1
重量%濃度溶液として測定)を有する市販のポリエチレンテレフタレート(PE
T)を平均粒度d50=4.7μmに粉砕し、280℃でフィラメントに紡糸加工
し、次いでそれを3.4dtexの繊度を有するテクスチャー加工糸に更に加工
する。別の実験ではPETを、d50=3.5μm、319℃の融点および6×1
3 Pasの溶融粘度を有する微小粉末1重量%または2重量%と均一に混合し
、そしてこの混合物を同じ加工条件で紡糸しそして屈折摩耗強さを測定する。
【0030】 表3: ┌──────┬──────┬──────┐ │試料 │ PTFE │屈折摩耗強さ│ │ │ (%) │ │ ├──────┼──────┼──────┤ │比較例D │ 0 │ 1719 │ ├──────┼──────┼──────┤ │実施例8 │ 1 │ 2620 │ ├──────┼──────┼──────┤ │実施例9 │ 2 │ 4221 │ └──────┴──────┴──────┘ 比較例E: 実施例8の実験を、PETに0.5μmに粉砕した高分子量PTFEエマルジ
ョン重合体0.5重量%を微粉末の代わりに添加する点を除いて繰り返す。その
僅かな添加量でも既に紡糸工程が許容できない程に悪影響を受ける。この用途に
は高分子量のエマルジョン重合体は明らかに適していない。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成12年4月22日(2000.4.22)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】 かゝる微粉末の製造は例えば米国特許第2,694,701号明細書、同第2
,700,661号明細書、同第3,067,262号明細書、同第3,102
,862号明細書、同第3,103,490号明細書、同第3,105,824
号明細書および同第3,956,000号明細書に掲載されている。 E−PTFE微粉末は高結晶質であり、約300〜335℃の融点および37
2℃で101 〜106 Pas、好ましくは102 〜105 Pasの範囲内の粘度
を有している。 ヨーロッパ特許出願公開(A)第822,226号明細書,日本の特許詳録N
O.009(特開平7−145511号公報)、ドイツ特許出願公開(A)第2
822438号明細書、ヨーロッパ特許出願公開(A)第113,114号明細
書および米国特許第3,334,157号明細書から、溶融性ポリマーが良好に
加工できることまたは、ポリマーが慣用の細かいPTFE粉末を含有する場合に
はより良好な生成物が得られることが公知である。国際特許出願公表97/37
828号は、ワイヤー絶縁体、ジャケット状物、チューブ状物またはシート状物
を製造するために熱可塑性樹脂を押出成形する際のフォーム・セル核化剤(foam
cell nucleating)として任意のPTFE粉末を挙げている。しかしながら押出機
の幾何学的構造が決定的に重要である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ,BA ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU, CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD,G E,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS ,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK, LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,M N,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU ,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM, TR,TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU,Z A,ZW (72)発明者 グリフィス・ピーター イギリス国、マンチェスター、ウォースレ イ、グリーンリーチ・レイン、19 Fターム(参考) 4J002 BB001 BD152 CF001 CL001 FA082 GK01 4L035 BB31 DD14 DD19 EE08 EE20 JJ13 KK01

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 実質的に、溶融射出成形可能なポリマー成分と加工の際にそ
    の微粉末が溶融しない様にポリマー成分の加工温度より遙か上にある融点を有す
    る二次的な量のエマルジョン−ポリテトラフルオロエチレン微粉末とよりなる組
    成物。
  2. 【請求項2】 0.1〜10重量%、好ましくは0.2〜5重量%、特に好
    ましくは0.5〜3重量%の微粉末を含有する、請求項1に記載の組成物。
  3. 【請求項3】 10〜30重量%、好ましくは15〜25重量%のポリテト
    ラフルオロエチレンを含有する、請求項1に記載の組成物。
  4. 【請求項4】 ポリテトラフルオロエチレン微粉末がテトラフルオロエチレ
    ンと共重合し得るコモノマーを0.3モル%まで、好ましくは0.1モル%まで
    含有する、請求項1〜3のいずれか一つに記載の組成物。
  5. 【請求項5】 テキスタイル繊維製品を製造するために請求項1〜4のいず
    れか一つに記載の組成物を用いる方法。
  6. 【請求項6】 実質的に、溶融射出成形可能なポリマー成分と加工の際にそ
    の微粉末が溶融しない様にポリマー成分の加工温度より遙か上にある融点を有す
    る二次的な量のエマルジョン−ポリテトラフルオロエチレン微粉末とよりなるテ
    キスタイル繊維製品。
  7. 【請求項7】 製品がフィラメント、繊維、糸または生地である請求項6に
    記載のテキスタイル繊維製品。
JP2000547291A 1998-05-02 1999-04-26 繊維形成性合成樹脂のための添加物としてのエマルジョン−ポリテトラフルオロエチレン微粉末 Withdrawn JP2002513854A (ja)

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DE19819682.2 1998-05-02
PCT/EP1999/002806 WO1999057346A1 (de) 1998-05-02 1999-04-26 Emulsions-polytetrafluorethylen-mikropulver als additiv für faserbildende kunststoffe

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